(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水冷式内燃機関に設けられた冷却水路内の冷却水を循環させる電動ウォータポンプと、
前記冷却水の放熱を行う熱交換器と、
前記熱交換器に送風を行う電動冷却ファンと、
前記水冷式内燃機関内の冷却水温度を検出する冷却水温度検出手段と、
少なくとも前記水冷式内燃機関の回転数および前記水冷式内燃機関の出力トルクを含む前記水冷式内燃機関の駆動状態を検出する駆動状態検出手段と、
前記冷却水温度が所定温度よりも高い場合に、前記冷却水温度および前記駆動状態に基づいて前記熱交換器に要求される放熱要求熱量を算出し、前記放熱要求熱量および前記熱交換器の放熱性能に基づいて、前記電動ウォータポンプおよび前記電動冷却ファンの回転数を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記熱交換器を通過する風量に応じた前記熱交換器の放熱性能のマップを複数有し、前記放熱要求熱量と前記熱交換器を通過する風量に応じて選択された放熱性能マップとに基づいて、前記電動ウォータポンプの回転数を制御するとともに、
前記放熱要求熱量が前記熱交換器の放熱性能における最大放熱熱量よりも大きく、かつ前記放熱要求熱量が前記電動冷却ファンの駆動を要する電動冷却ファン駆動熱量値よりも大きい場合に、前記放熱要求熱量を満たすように前記電動冷却ファンを駆動させ、前記放熱要求熱量が前記最大放熱熱量以下であるか、または前記放熱要求熱量が前記電動冷却ファン駆動熱量値以下である場合に、前記電動冷却ファンの駆動を停止する
ことを特徴とする水冷式内燃機関の冷却装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記水冷式内燃機関が搭載された車両の速度と、前記電動冷却ファンの回転数とに基づいて、前記熱交換器を通過する風量を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の水冷式内燃機関の冷却装置。
【請求項３】
前記熱交換器周辺の雰囲気温度を検出する外気温検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記雰囲気温度に基づいて、前記熱交換器の放熱性能を補正する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水冷式内燃機関の冷却装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記熱交換器の放熱性能において、放熱熱量が飽和する最大放熱熱量に対応する前記電動ウォータポンプの回転数を、前記電動ウォータポンプの上限回転数とする
ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の水冷式内燃機関の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水冷式内燃機関と熱交換器との間で冷却水を循環させる電動ウォータポンプ、および熱交換器に送風を行う電動冷却ファンを備えた水冷式内燃機関の冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、水冷式内燃機関の冷却装置として、水冷式内燃機関の駆動力を用いて機械式ウォータポンプにより冷却水を水冷式内燃機関と熱交換器との間で循環させ、熱交換器で冷却水の放熱を行うものが一般的に知られている。
【０００３】
しかしながら、機械式ウォータポンプは、水冷式内燃機関の回転と同期して駆動するので、例えば車両の高速走行時において、過剰な流量の冷却水が循環し、水冷式内燃機関の動力損失が増加して燃費が悪化するという問題があった。また、機械式ウォータポンプが水冷式内燃機関の回転と同期して駆動することにより、冷却水温度を適切な範囲に制御することが困難であるという問題もあった。
【０００４】
そこで、上記の問題を解決するために、近年、ウォータポンプに電動モータを取り付けた電動ウォータポンプが提案されている。電動ウォータポンプを用いた水冷式内燃機関の冷却装置では、水冷式内燃機関の駆動状態によらず電動ウォータポンプの回転数を制御することができるので、熱交換器内を流れる冷却水の流量を適切な範囲に調整することができる。
【０００５】
このような電動ウォータポンプを用いた水冷式内燃機関の冷却装置として、以下のようなものが知られている。すなわち、従来の水冷式内燃機関の冷却装置において、制御装置は、水冷式内燃機関内の冷却水温度が所定目標温度以上である場合に、熱交換器内を流れる冷却水の状態が、層流域と乱流域との間の遷移域および遷移域に近接する乱流域の範囲に入るように電動ウォータポンプの回転数を制御する。また、制御装置は、熱交換器で所定の放熱熱量を得るために必要な電動ウォータポンプおよび電動冷却ファンの消費電力が最も低くなるように、電動ウォータポンプおよび電動冷却ファンの回転数を制御する（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、別の従来の水冷式内燃機関の冷却装置において、制御装置は、水冷式内燃機関の回転数および出力トルクから得られる目標流量に基づいて、電動ウォータポンプの回転数を制御するとともに、冷却水温度に基づいて、電動冷却ファンの駆動を制御する。また、制御装置は、電動冷却ファンの駆動が開始される駆動温度よりも冷却水温度が高い場合に、電動ウォータポンプの回転数を冷却水温度の上昇に応じて増大補正する（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３３２８４２号公報
【特許文献２】特開２００８−２１５０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献１に示された水冷式内燃機関の冷却装置では、制御装置が、水冷式内燃機関の駆動状態を考慮せず、水冷式内燃機関内の冷却水温度のみに基づいて、電動ウォータポンプおよび電動冷却ファンの回転数を制御している。
【０００９】
ここで、水冷式内燃機関の駆動状態を考慮しない場合には、現在の駆動状態が今後どのように変化するかが明確でないので、冷却水温度を適切な範囲に保持することが困難になる恐れがある。そのため、水冷式内燃機関のフリクション（動力損失）が増加し、燃費が悪化するという問題がある。
【００１０】
また、特許文献２に示された水冷式内燃機関の冷却装置では、制御装置が、熱交換器の放熱性能を考慮せず、水冷式内燃機関内の冷却水温度のみに基づいて、電動ウォータポンプの回転数を増大補正している。
【００１１】
ここで、熱交換器には、風量が一定の場合に、熱交換器内を流れる冷却水の流量を増加させても、放熱熱量が飽和する最大放熱熱量が存在する。また、熱交換器の放熱性能を考慮しない場合には、熱交換器の放熱性能を上回る過剰な流量の冷却水が循環するように、電動ウォータポンプの回転数が増大補正される恐れがある。そのため、無駄に電動ウォータポンプの消費電力が増加するという問題もある。
【００１２】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、水冷式内燃機関の駆動状態および熱交換器の放熱性能を考慮して電動ウォータポンプおよび電動冷却ファンの駆動を制御することにより、冷却水温度を適切な範囲に保持して燃費を向上させるとともに、無駄な消費電力を削減することができる水冷式内燃機関の冷却装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明に係る水冷式内燃機関の冷却装置は、水冷式内燃機関に設けられた冷却水路内の冷却水を循環させる電動ウォータポンプと、冷却水の放熱を行う熱交換器と、熱交換器に送風を行う電動冷却ファンと、水冷式内燃機関内の冷却水温度を検出する冷却水温度検出手段と、少なくとも水冷式内燃機関の回転数および水冷式内燃機関の出力トルクを含む水冷式内燃機関の駆動状態を検出する駆動状態検出手段と、冷却水温度が所定温度よりも高い場合に、冷却水温度および駆動状態に基づいて熱交換器に要求される放熱要求熱量を算出し、放熱要求熱量および熱交換器の放熱性能に基づいて、電動ウォータポンプおよび電動冷却ファンの回転数を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、熱交換器を通過する風量に応じた熱交換器の放熱性能のマップを複数有し、放熱要求熱量と熱交換器を通過する風量に応じて選択された放熱性能マップとに基づいて、電動ウォータポンプの回転数を制御するとともに、放熱要求熱量が熱交換器の放熱性能における最大放熱熱量よりも大きく、かつ放熱要求熱量が電動冷却ファンの駆動を要する電動冷却ファン駆動熱量値よりも大きい場合に、放熱要求熱量を満たすように電動冷却ファンを駆動させ、放熱要求熱量が最大放熱熱量以下であるか、または放熱要求熱量が電動冷却ファン駆動熱量値以下である場合に、電動冷却ファンの駆動を停止するものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明に係る水冷式内燃機関の冷却装置によれば、制御手段は、冷却水温度が所定温度よりも高い場合に、冷却水温度および駆動状態に基づいて熱交換器に要求される放熱要求熱量を算出し、放熱要求熱量および熱交換器の放熱性能に基づいて、電動ウォータポンプおよび電動冷却ファンの回転数を制御する。
これにより、電動ウォータポンプおよび電動冷却ファンの駆動を適切に制御することができ、冷却水温度を適切な範囲に保持して燃費を向上させるとともに、無駄な消費電力を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態１に係る水冷式内燃機関の冷却装置を、水冷式内燃機関とともに示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る水冷式内燃機関の冷却装置において、制御装置が有する熱交換器の放熱性能マップを示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る水冷式内燃機関の冷却装置において、制御装置が電動ウォータポンプの駆動を制御する処理を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１に係る水冷式内燃機関の冷却装置において、制御装置が電動冷却ファンの駆動を制御する処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明に係る水冷式内燃機関の冷却装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。なお、以下の実施の形態では、この水冷式内燃機関の冷却装置が車両に搭載されている場合について説明するが、これに限定されず、水冷式内燃機関の冷却装置は、水冷式内燃機関を備えた移動体であれば、他の乗り物等に搭載されてもよい。
【００１７】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る水冷式内燃機関の冷却装置１を、水冷式内燃機関２とともに示す構成図である。図１において、水冷式内燃機関２では、それぞれ図示しないエアインテークから吸入され、エアクリーナで塵等が除去された空気が、インテークマニホールドから各シリンダに供給される。各シリンダに供給された空気は、シリンダ内でインジェクタから噴射された燃料と混合されて混合気となり、スパークプラグの点火によって燃焼される。
【００１８】
続いて、混合気の燃焼に伴って生じる膨張力によりシリンダ内のピストンが往復運動され、ピストンの往復運動は、クランクシャフトの回転運動に変換される。クランクシャフトの回転運動は、変速機等を介して車輪に伝達され、車両の駆動力となる。このとき、水冷式内燃機関２のシリンダが混合気の燃焼によって高温になると、ノッキング等が生じる恐れがある。そこで、水冷式内燃機関２のシリンダを冷却するために、水冷式内燃機関の冷却装置１が設けられている。
【００１９】
水冷式内燃機関の冷却装置１は、ウォータジャケット１１、第１冷却水路１２、熱交換器１３、第２冷却水路１４、バイパス水路１５、冷却水温センサ１６（冷却水温度検出手段）、サーモスタット１７、電動ウォータポンプ１８、電動冷却ファン１９、外気温センサ２０（外気温検出手段）および制御装置２１（制御手段）から構成されている。ここで、ウォータジャケット１１、第１冷却水路１２、熱交換器１３、第２冷却水路１４およびバイパス水路１５の内部は、冷却水で満たされている。
【００２０】
ウォータジャケット１１は、水冷式内燃機関２のシリンダの周囲に設けられた冷却水路である。ウォータジャケット１１は、内部を流れる冷却水により、燃焼によって高温になったシリンダを冷却する。
【００２１】
第１冷却水路１２は、ウォータジャケット１１の出口と熱交換器１３の入口とを接続するように設けられている。また、第２冷却水路１４は、熱交換器１３の出口とウォータジャケット１１の入口とを接続するように設けられている。
【００２２】
熱交換器１３は、ラジエータであり、ウォータジャケット１１内を流れて温められ、第１冷却水路１２を介して流入された冷却水を、熱交換により放熱して冷却し、第２冷却水路１４を介してウォータジャケット１１に流出させる。なお、熱交換器１３の放熱熱量は、熱交換器１３周辺（エンジンルーム内）の雰囲気温度、熱交換器１３を通過する風量および熱交換器１３内を流れる冷却水の流量によって決定される。
【００２３】
バイパス水路１５は、第１冷却水路１２と第２冷却水路１４とを、熱交換器１３を迂回して接続するように設けられている。例えば、冷却水温度が低すぎる場合には、水冷式内燃機関２のフリクション（動力損失）が増加して燃費が悪化する。そのため、このような場合には、熱交換器１３内に冷却水を流すことなく、バイパス水路１５を流して冷却水を循環させることにより、冷却水温度の低下と電動ウォータポンプ１８の駆動損失を低減させることができる。
【００２４】
冷却水温センサ１６は、第１冷却水路１２におけるウォータジャケット１１の出口近傍に設けられている。冷却水温センサ１６は、ウォータジャケット１１内を流れて温められた冷却水の温度を検出して、制御装置２１に冷却水温度を信号として出力する。
【００２５】
サーモスタット１７は、第２冷却水路１４とバイパス水路１５との接続箇所に設けられている。サーモスタット１７は、内部を流れる冷却水温度に応じて、内部に設けられた弁が開閉し、冷却水の循環経路を、熱交換器１３を流れる経路またはバイパス水路１５を流れる（熱交換器１３を流れない）経路に切り替える。
【００２６】
具体的には、冷却水温度が所定値未満の場合には、サーモスタット１７内部の弁が閉じられて、熱交換器１３と第２冷却水路１４との連通が遮断されるとともに、バイパス水路１５と第２冷却水路１４とが連通される。これにより、ウォータジャケット１１から第１冷却水路１２に流出された冷却水は、熱交換器１３を迂回して再度ウォータジャケット１１に流入される。こうした冷却水の循環により、冷却水が徐々に温められて、水冷式内燃機関２の暖機が促進される。
【００２７】
一方、冷却水温度が所定値以上の場合には、サーモスタット１７内部の弁が開かれて、バイパス水路１５と第２冷却水路１４との連通が遮断されるとともに、熱交換器１３と第２冷却水路１４とが連通される。これにより、ウォータジャケット１１から第１冷却水路１２に流出された冷却水は、熱交換器１３に流入されて冷却された後、第２冷却水路１４を介してウォータジャケット１１に流出される。こうした冷却水の循環により、水冷式内燃機関２のシリンダが冷却される。
【００２８】
電動ウォータポンプ１８は、第２冷却水路１４におけるウォータジャケット１１の入口に設けられている。電動ウォータポンプ１８は、電動モータおよびインペラによって構成され、水冷式内燃機関２と熱交換器１３との間で冷却水を循環させる。また、電動ウォータポンプ１８は、制御装置２１からの駆動指令によってインペラの回転数が制御され、循環される冷却水の流量が制御される。なお、電動ウォータポンプ１８は、車両に搭載されたバッテリから電力が供給されている。
【００２９】
電動冷却ファン１９は、熱交換器１３の背面に設けられている。電動冷却ファン１９は、電動モータおよびインペラによって構成され、熱交換器１３に送風を行って熱交換器１３を冷却する。また、電動冷却ファン１９は、制御装置２１からの駆動指令によってインペラの回転数が制御され、熱交換器１３を通過する風量が制御される。なお、電動冷却ファン１９は、車両に搭載されたバッテリから電力が供給されている。
【００３０】
外気温センサ２０は、エンジンルーム内に設置された熱交換器１３の近傍に設けられている。外気温センサ２０は、熱交換器１３周辺の雰囲気温度を検出して、制御装置２１に雰囲気温度を信号として出力する。
【００３１】
制御装置２１は、冷却水温センサ１６で検出された冷却水温度が暖機温度（所定温度）よりも高い場合に、冷却水温度および水冷式内燃機関２の駆動状態に基づいて熱交換器１３に要求される放熱要求熱量を算出する。また、制御装置２１は、算出された放熱要求熱量および熱交換器１３の放熱性能に基づいて、冷却水温度を適切な範囲に制御するために、電動ウォータポンプ１８および電動冷却ファン１９の回転数を制御する。
【００３２】
ここで、制御装置２１は、ＣＰＵとプログラムを格納したメモリとを有するマイクロプロセッサ（図示せず）で構成されており、制御装置２１の各機能は、メモリにソフトウェアとして記憶されている。なお、制御装置２１は、水冷式内燃機関２の駆動状態を簡便に取得するために、車両のエンジンコントロールユニットを用いてもよい。
【００３３】
制御装置２１は、具体的には、熱交換器１３を通過する風量に応じた熱交換器１３の放熱性能のマップを複数有し、冷却水温度が暖機温度よりも高い場合に、算出された放熱要求熱量と熱交換器１３を通過する風量に応じて選択された放熱性能マップとに基づいて、電動ウォータポンプ１８および電動冷却ファン１９の回転数を制御する。これにより、冷却水温度を適切な範囲に保持することができるので、燃費を向上させることができる。なお、制御装置２１は、冷却水温度が暖機温度以下である場合には、電動ウォータポンプ１８の回転数を低回転に制御し、水冷式内燃機関２の暖機を促進させる。
【００３４】
ここで、制御装置２１は、冷却水温センサ１６で検出された冷却水温度と、水冷式内燃機関２の回転数および出力トルクとに基づいて、熱交換器１３に要求される放熱要求熱量を算出する。このとき、水冷式内燃機関２の回転数は、例えばクランクシャフトの回転角を検出するクランク角センサ（駆動状態検出手段）から求められる。また、水冷式内燃機関２の出力トルクは、例えばインテークマニホールド内の吸気圧力とインジェクタからの燃料噴射量とに基づいて求められる。
【００３５】
また、制御装置２１は、放熱性能マップを選択するために、車速風と電動冷却ファン１９の風量とに基づいて、熱交換器１３を通過する風量を算出する。このとき、車速風は、例えば車両の車輪に取り付けられた速度センサによって車両の速度が検出され、検出された速度から推定される。また、電動冷却ファン１９の風量は、電動冷却ファン１９のインペラの回転数から推定される。
【００３６】
さらに、制御装置２１は、外気温センサ２０で検出された雰囲気温度に基づいて、熱交換器１３の放熱性能マップの放熱熱量を補正する。すなわち、制御装置２１は、雰囲気温度が低い場合には、熱交換器１３の放熱熱量を高くなる方向に補正し、雰囲気温度が高い場合には、熱交換器１３の放熱性能を低くなる方向に補正する。これにより、正確な熱交換器１３の放熱性能を得ることができるので、電動ウォータポンプ１８の消費電力を低減することができる。なお、制御装置２１は、車両外の気温から、熱交換器１３周辺の雰囲気温度を推定してもよい。
【００３７】
また、制御装置２１は、熱交換器１３を通過する風量に応じて選択された放熱性能マップにおいて、放熱熱量が飽和する最大放熱熱量に対応する電動ウォータポンプ１８の回転数を、電動ウォータポンプ１８の上限回転数とする。これにより、熱交換器１３の放熱性能を上回る過剰な流量の冷却水を抑制することができるので、電動ウォータポンプ１８の消費電力を低減することができる。
【００３８】
また、制御装置２１は、放熱要求熱量が熱交換器１３の放熱性能における最大放熱熱量よりも大きく、かつ放熱要求熱量が所定熱量よりも大きい場合に、放熱要求熱量を満たすように電動冷却ファン１９を駆動させ、熱交換器１３の放熱熱量を増加させる。これにより、熱交換器１３の放熱性能が低い状態となる高負荷低速走行時におけるオーバーヒートを抑制することができる。また、熱交換器１３の放熱性能が高い状態となる低負荷高速走行時における過剰な電動冷却ファン１９の駆動を抑制し、電動冷却ファン１９の消費電力を低減することができる。
【００３９】
ここで、図２を参照しながら、熱交換器１３の放熱性能マップについて説明する。図２は、この発明の実施の形態１に係る水冷式内燃機関の冷却装置において、制御装置２１が有する熱交換器１３の放熱性能マップを示す説明図である。制御装置２１は、熱交換器１３を通過する風量毎に、複数の放熱性能マップを有している。また、放熱性能マップの放熱熱量は、外気温センサ２０で検出された雰囲気温度に基づいて補正される。
【００４０】
図２において、横軸は熱交換器１３が放熱する放熱熱量を示し、縦軸は電動ウォータポンプ１８の回転数を示している。放熱要求熱量が高い場合、電動ウォータポンプ１８の回転数は必然的に高くなるが、放熱熱量は、放熱性能の限界によってある値で飽和する。そのため、放熱性能を考慮しなければ電動ウォータポンプ１８の回転数が過剰となり、無駄な電力が消費されることとなる。そこで、制御装置２１は、線形的に放熱熱量が上昇する範囲における最大の放熱熱量を最大放熱熱量Ｑｍａｘと設定し、このときの電動ウォータポンプ１８の回転数を回転上限値Ｒｗｍａｘと設定する。
【００４１】
続いて、図３、４のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態１に係る水冷式内燃機関の冷却装置１において、制御装置２１が電動ウォータポンプ１８および電動冷却ファン１９の駆動を制御する処理について詳細に説明する。
最初に、図３を参照しながら、制御装置２１が電動ウォータポンプ１８の駆動を制御する処理について説明する。
【００４２】
まず、制御装置２１は、水冷式内燃機関２の回転数ＮＥおよび出力トルクＮと、冷却水温センサ１６で検出された冷却水温度Ｔとに基づいて、放熱要求熱量Ｑｒを算出する（ステップＳ１）。
続いて、制御装置２１は、熱交換器１３の放熱性能マップを選択するために、熱交換器１３を通過する風量Ｖを算出する（ステップＳ２）。
【００４３】
次に、制御装置２１は、外気温センサ２０で検出された雰囲気温度Ｔｏに基づいて、熱交換器１３の放熱性能マップの放熱熱量を補正する（ステップＳ３）。
続いて、制御装置２１は、熱交換器１３を通過する風量Ｖにおける熱交換器１３の放熱性能マップから、電動ウォータポンプ１８の回転上限値Ｒｗｍａｘを設定する（ステップＳ４）。
【００４４】
次に、制御装置２１は、冷却水温度Ｔが暖機温度Ｔｗよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ５）。
【００４５】
ステップＳ５において、冷却水温度Ｔが暖機温度Ｔｗ以下である（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、制御装置２１は、水冷式内燃機関２の暖機が必要であると判断し、電動ウォータポンプ１８の回転数Ｒｗを低回転であるＲｗｍｉｎに設定する（ステップＳ６）。
続いて、制御装置２１は、電動ウォータポンプ１８を設定された回転数Ｒｗで駆動させ（ステップＳ７）、図３の処理を終了する。
【００４６】
一方、ステップＳ５において、冷却水温度Ｔが暖機温度Ｔｗよりも大きい（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、制御装置２１は、熱交換器１３での冷却水の放熱が必要であると判断し、熱交換器１３の放熱性能マップから、放熱要求熱量Ｑｒに応じた電動ウォータポンプ１８の回転数Ｒｗを設定する（ステップＳ８）。
【００４７】
次に、制御装置２１は、ステップＳ８で設定された電動ウォータポンプ１８の回転数Ｒｗが、熱交換器１３の放熱性能を上回る過剰な流量の冷却水を循環させるものでないかを判断するために、回転数Ｒｗが回転上限値Ｒｗｍａｘ以下であるか否かを判定する（ステップＳ９）。
【００４８】
ステップＳ９において、電動ウォータポンプ１８の回転数Ｒｗが回転上限値Ｒｗｍａｘ以下である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、制御装置２１は、熱交換器１３内を流れる冷却水の流量が適切であると判断し、電動ウォータポンプ１８を設定された回転数Ｒｗで駆動させ（ステップＳ７）、図３の処理を終了する。
【００４９】
一方、ステップＳ９において、電動ウォータポンプ１８の回転数Ｒｗが回転上限値Ｒｗｍａｘよりも大きい（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、制御装置２１は、熱交換器１３の放熱性能を上回る電動ウォータポンプ１８の回転数Ｒｗが設定されていると判断し、電動ウォータポンプ１８の回転数Ｒｗを回転上限値Ｒｗｍａｘに設定する（ステップＳ１０）。
続いて、制御装置２１は、電動ウォータポンプ１８を設定された回転数Ｒｗで駆動させ（ステップＳ７）、図３の処理を終了する。
【００５０】
このような電動ウォータポンプ１８の駆動制御を行うことにより、冷却水温度が低い場合には、電動ウォータポンプ１８が低回転で駆動されるので、水冷式内燃機関２の暖機に要する時間を短縮することができる。そのため、水冷式内燃機関２が暖機する際に使用される燃料噴射量を抑制することができ、車両の燃費を向上させることができる。また、冷却水の放熱が必要であると判断された場合であっても、電動ウォータポンプ１８の上限回転数を設定することにより、熱交換器１３の放熱性能を上回る電動ウォータポンプ１８の回転数が抑制され、無駄な消費電力を低減することができる。
【００５１】
次に、図４を参照しながら、制御装置２１が電動冷却ファン１９の駆動を制御する処理について説明する。
【００５２】
まず、制御装置２１は、水冷式内燃機関２の回転数ＮＥおよび出力トルクＮと、冷却水温センサ１６で検出された冷却水温度Ｔとに基づいて、放熱要求熱量Ｑｒを算出する（ステップＳ１１）。
続いて、制御装置２１は、熱交換器１３の放熱性能マップを選択するために、熱交換器１３を通過する風量Ｖを算出する（ステップＳ１２）。
【００５３】
次に、制御装置２１は、外気温センサ２０で検出された雰囲気温度Ｔｏに基づいて、熱交換器１３の放熱性能マップの放熱熱量を補正する（ステップＳ１３）。
続いて、制御装置２１は、熱交換器１３を通過する風量Ｖにおける熱交換器１３の放熱性能マップから、熱交換器１３の最大放熱熱量Ｑｍａｘを設定する（ステップＳ１４）。
【００５４】
次に、制御装置２１は、算出された放熱要求熱量Ｑｒが最大放熱熱量Ｑｍａｘよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１５）。
【００５５】
ステップＳ１５において、放熱要求熱量Ｑｒが最大放熱熱量Ｑｍａｘ以下である（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、制御装置２１は、熱交換器１３の放熱性能に余裕があり、電動ウォータポンプ１８の駆動単体で冷却水を放熱できると判断し、電動冷却ファン１９の駆動を停止して（ステップＳ１６）、図４の処理を終了する。
【００５６】
一方、ステップＳ１５において、放熱要求熱量Ｑｒが最大放熱熱量Ｑｍａｘよりも大きい（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、制御装置２１は、放熱要求熱量Ｑｒが電動冷却ファン１９の駆動を要するほど高い値であるかを判断するために、放熱要求熱量Ｑｒが電動冷却ファン駆動熱量値Ｑｆ（所定熱量）よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１７）。
【００５７】
ステップＳ１７において、放熱要求熱量Ｑｒが電動冷却ファン駆動熱量値Ｑｆ以下である（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、制御装置２１は、冷却水温度等に余裕があると判断し、電動冷却ファン１９の駆動を停止して（ステップＳ１６）、図４の処理を終了する。
【００５８】
一方、ステップＳ１７において、放熱要求熱量Ｑｒが電動冷却ファン駆動熱量値Ｑｆよりも大きい（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、制御装置２１は、電動冷却ファン１９を駆動して熱交換器１３の放熱性能を向上させる必要があると判断し、放熱要求熱量Ｑｒを満たすように電動冷却ファン１９を駆動させ（ステップＳ１８）、図４の処理を終了する。
【００５９】
このような電動冷却ファン１９の駆動制御を行うことにより、放熱要求熱量Ｑｒに応じて電動冷却ファン１９が駆動されるので、高負荷低速走行時において、早期に電動冷却ファン１９を駆動させて、オーバーヒートを抑制することができる。また、冷却水温度は高いものの、車両の速度が十分にあって熱交換器１３の放熱性能が確保されている場合には、電動冷却ファン１９の駆動を停止させることにより、無駄な消費電力を低減することができる。
【００６０】
以上のように、実施の形態１によれば、制御手段は、冷却水温度が所定温度よりも高い場合に、冷却水温度および駆動状態に基づいて熱交換器に要求される放熱要求熱量を算出し、放熱要求熱量および熱交換器の放熱性能に基づいて、電動ウォータポンプおよび電動冷却ファンの回転数を制御する。
これにより、電動ウォータポンプおよび電動冷却ファンの駆動を適切に制御することができ、冷却水温度を適切な範囲に保持して燃費を向上させるとともに、無駄な消費電力を削減することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１  水冷式内燃機関の冷却装置、２  水冷式内燃機関、１１  ウォータジャケット、１２  第１冷却水路、１３  熱交換器、１４  第２冷却水路、１５  バイパス水路、１６  冷却水温センサ、１７  サーモスタット、１８  電動ウォータポンプ、１９  電動冷却ファン、２０  外気温センサ、２１  制御装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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